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沈阳隧道掘进机(TBM)施工技术

信息来源:www.nhgtunneling.com | 发布时间:2020年12月21日


岩石沈阳隧道掘进机(Tunnel Boring Machine)简称TBM。是利用岩石隧道掘进机在岩石地层中暗挖隧道的一种施工方法。通常是利用回转刀盘又借助推进装置的作用力从而使刀盘上的滚刀切割(或破碎)岩面,以达到破岩开挖隧道(洞)的目的。

掘进机构造:是由切削破碎装置、行走推进装置、出碴运输装置、驱动装置、机器方位调整机构、机架和机尾,以及液压、电气、润滑、除尘系统等组成。

TBM工法的基本构成

大体上可分为以下开挖部、反力支撑部、推进部和排土部几个部分。

开挖部

开挖机制

开挖岩层所使用的刀具,不是用于开挖软弱土层的锯齿形刀具,而是所谓的滚刀(回转式刀具)。滚刀以一定的间距安设在刀盘上,掘进时,滚刀向岩层挤压,把岩层压碎,进行开挖。

滚 刀

滚刀是由回转的刀体和装备有刀具的刀头环构成。刀头环具有能够更换的结构。新的刀头环采用了算盘状的刀圈,材质也改为镍铬钼合金钢系。

掘进性能与刀具的性能密切相关。在高速施工的条件下,开发长寿命,大型化的刀具是必要的。

刀头开挖方法的差异

滚刀的构造

刀盘构造
沈阳隧道掘进机
TBM与在软土中掘进的盾构不同,是以围岩的自稳为前提的。有各种各样的构造。但其主要的是刀盘和支撑靴。

刀头轮廓

反力支承靴部

TBM推进时所需的反力(推进力、刀盘转矩)。为提供充分的反力和不损伤隧道壁面,应该加大其接触面积,以减小接地压力。通常,接地压力取为3.0~5.0 MPa。如把上述支承靴称为主支承靴,则还有所谓的以控制震动,控制方向等为目的的各种辅助支承靴。

盾构形TBM支承靴

在盾构型TBM中,设有提供推进反力的主支承靴(尾部)和掌子面支承靴(前部)。主支承靴一般是水平的在左右设置一对,但对大口径的TBM,有时在周边上要设置4~5个支撑靴

敞开式TBM支承靴

有单支承靴方式和双支承靴方式两种。

单支承靴:是在主梁上左右设一对支承靴。该支撑靴对应推进时主梁的方位变化。

双支承靴:是前后各有一对支承靴。前面的支承靴有4个(X形)、2个(I形)、3个(T形)的布置形式。

方向修正:不管支撑靴是何种方式,都应在设置支承靴前进行,但对于单支承靴方式,开挖过程中也能改变方向。而双支承靴方式,在开挖进程中不能改变方向,受地质变化的影响小,直进性能好。

敞开式TBM支撑靴构造

推进部

主要使用推进千斤顶,推进按下述动作反复进行。

(1)扩张支撑靴,固定机体在隧道壁上;

(2)回转刀盘,开动千斤顶前进;

(3)推进一个行程后,缩回支撑靴,把支撑靴移置到前方,返回(1)的状态。

排土方式

皮带运输机

使用较多、运量大,可实现高速化,有涌水时,排土困难。

喷射泵

液体进行输送。由喷射泵开路,掌子面可以开放。有涌水时,该方法也有效。但排土效率低,只用于小口径的TBM中。

螺旋式输送机

用于密闭式盾构TBM,也可以在土压式TBM中使用。

使用该方法掌子面自稳性高,在无涌水时,掌子面可开放。

泥土加压方式液体输送

使用在密闭式盾构TBM中。对掌子面的稳定效果很好。